The human papillomavirus E7 oncoprotein affects the activity of Oct4 in cervical cancer

Abstract

Ο μεταγραφικός παράγοντας Oct4 διαδραματίζει σαφείς ρόλους στην εμβρυ?κή ανάπτυξη και σχετίζεται με την πολυδυναμία των κυττάρων. Πρόσφατα, οι λειτουργίες του έχουν ταυτιστεί και με την καρκινογένεση. Παρόλα αυτά, η μεταγεννητική λειτουργεία του Oct4 δεν έχει καθοριστεί με σαφήνεια. Έχουμε επιβεβαιώσει πως το Oct4 υπερ-εκφράζεται σε καρκίνους του τράχηλου της μήτρας όπου το επιθήλιο είναι θετικό στη μόλυνση με τον ιό των κονδυλωμάτων HPV. Η υπερ-έκφραση του Oct4, καθώς και οι φαινότυποι που σχετίζονται με τον πολλαπλασιασμό τoν κυττάρων στον καρκίνο του τράχηλου της μήτρας όπου εκφράζεται ο HPV, συνδέετε εν μέρη με την αλληλεπίδραση του Oct4 και της ογκο-πρωτε?νης Ε7 του HPV. Για να διερευνήσουμε την μοριακή λειτουργεία του Oct4 και να κατανοήσουμε τους διαφορετικούς φαινοτύπους σε καρκίνους της μήτρας που είναι αρνητικοί (HPV (-)) ή θετικοί στον ιό (HPV (+)), θελήσαμε να διερευνήσουμε την αλληλεπίδραση του Oct4 με τις πρωτεΐνες του ξενιστή, χρησιμοποιώντας δύο μεθόδους: φασματομετρία μάζας και βιοπληροφορική. Και οι δύο αυτές προσεγγίσεις ταυτοποίησαν πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με το Oct4 στον καρκίνο του τράχηλου της μήτρας, οι οποίες ανήκουν στο σύμπλεγμα πρωτεϊνών NuRD (NuRD complex). Επαληθεύσαμε αυτές τις αλληλεπιδράσεις χρησιμοποιώντας την τεχνική της ανοσοκαθίζησης. Συγκεκριμένα, βρήκαμε ότι διαφορετικά μέλη του συμπλέγματος NuRD αλληλεπιδρούν με το Oct4 στην παρουσία της Ε7. Στα καρκινικά κύτταρα που δεν εκφράζεται ο ιός HPV (HPV (-)), το Oct4 αλληλεπιδρά με το σύμπλεγμα Mbd2-NuRD, ενώ στην παρουσία της Ε7 το Oct4 αλληλεπιδρά με το σύμπλεγμα Mbd3-NuRD. Για να διερευνήσουμε περεταίρω την βιολογική λειτουργεία του πρωτεϊνικού συμπλέγματος Oct4 -Mbd2-NuRD στα καρκινικά κύτταρα αρνητικά για τον ιό, (HPV (-)), χρησιμοποιήσαμε ένα αναστολέα που στοχεύει την λειτουργία του Mbd2. Η αναστολή του Mbd2 τροποποίησε την μεταγραφική λειτουργία του Oct4 καθώς και το φαινότυπο που σχετίζεται με τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων όταν η Ε7 δεν εκφράζεται. Η αλληλεπίδραση του Oct4 με τις διαφορετικές παραλλαγές του συμπλέγματος NuRD, μπορεί να εξηγήσει τις διαφορετικές λειτουργίες του Oct4 στα καρκινικά κύτταρα.

The stem cell-related transcription factor, Octamer binding transcription factor-4 (Oct4), has well-defined roles in embryonic stem cells (ESCs) for maintaining self-renewal and pluripotency and has recently been implicated in carcinogenesis. However, the postnatal function of Oct4 is poorly understood. We and others have demonstrated that HPV-associated cervical cancers over-express Oct4. The upregulation of Oct4, as well as its proliferation-associated phenotypes in HPV (+) cervical cancers, are in part linked to an interaction between Oct4 and the E7 oncoprotein of HPV. To explore the molecular function of Oct4 and understand the differential Oct4-mediated phenotypes in HPV (+) and HPV (-) cervical cancers, we aimed to investigate the Oct4 interactome using parallel proteomics and bioinformatics approaches. Mass spectrometry and bioinformatics data have identified several members of the NuRD (Nucleosome Remodelling and Deacetylase) complex as relevant interactors of Oct4 in cervical cancer cells. We have validated these protein-protein interactions using co-immunoprecipitation approaches. Notably, using co-immunoprecipitation studies, we have found that different members of the NuRD complex interact with Oct4 in the presence and absence of E7. In HPV (-) C33A cells, Oct4 interacts with the Mbd2-NuRD variant whereas in the context of E7 expression, Oct4 co-immunoprecipitated with components of the Mbd3-NuRD variant. To further investigate the biological role of Mbd2-NuRD variant in cervical cancer cells we used a pharmacological inhibitor targeting the function of Mbd2. The inhibition of Mbd2 modified the Oct4-controlled transcriptional output and the Oct4-regulated proliferation phenotype only in cervical cancer cells where E7 was not expressed. The binding of Oct4 to distinct variants of the NuRD complex may explain the diverse functions of Oct4 in different cell contexts.